Почти в каждом доме России можно найти розетки с напряжением 220 В, хотя такой стандарт не является универсальным в мире. Например, в США стандартными считают розетки с напряжением 110 В. Почему нет единого мирового стандарта для напряжения? Зачем усложнять жизнь всему миру? Даже обычному туристу, готовящемуся к следующей поездке, приходится узнавать о системе электроснабжения в стране, стандарте напряжения и типе электрической вилки, а при необходимости, брать с собой соответствующий адаптер, чтобы иметь возможность использовать свою электронику. Попытаемся разобраться с этим вопросом. В мире в настоящее время распространены преимущественно два электрических стандарта: • американский стандарт, характеризующийся напряжением от 110 В до 127 В и частотой 60 Герц, совместим с вилками типа A и B; • европейский стандарт, который предполагает напряжение от 220 В до 240 В и частоту 50 Герц, и в настоящее время применяется, например, в России. Для него используются вилки типа C и M. Большинство стран мира придерживаются одного из этих двух стандартов. Однако есть и такие страны, которые разработали собственные уникальные стандарты. Например, Саудовская Аравия имеет систему с напряжением от 220 В до 230 В и частотой 60 Герц, а Бразилия не придерживается единого стандарта: в одной части страны напряжение составляет 115–127 В, в то время как в другой части страны используется 220 В и 60 Герц. Кроме того, существует множество различных типов вилок, что добавляет сложности в использовании электроники при путешествиях. В наше время преимущества переменного тока кажутся очевидными, но в 80-х годах XIX века возникла острая дискуссия о том, какой вид тока лучше использовать и как наиболее выгодно передавать электрическую энергию. Главными участниками этого противостояния стали две конкурирующие компании — Edison Electric Light и Westinghouse Electric Corporation. В 1878 году американский изобретатель Томас Эдисон основал свою компанию с целью решения проблемы электрического освещения в быту. Его задачей было заменить газовые фонари более яркими, доступными и дешевыми электрическими источниками света. Предвосхищая будущие достижения, Эдисон заявил: «Мы сделаем электрическое освещение настолько доступным, что только богатые будут использовать свечи». Сначала он разработал план центральной электростанции и схемы для подачи электроэнергии в дома и фабрики. В то время электроэнергию получали с использованием динамо-машин, которые работали на паре. Затем Эдисон начал совершенствовать электрические лампочки, стараясь увеличить их срок службы, который изначально составлял всего 12 часов. После исследования более 6 тысяч различных материалов для нити накаливания Эдисон выбрал бамбук. Никола Тесла позднее иронично заметил: «Если бы Эдисону пришлось искать иголку в стоге сена, он бы сразу начал осматривать соломинку за соломинкой вместо того, чтобы попытаться найти наиболее вероятное местонахождение иголки». 27 января 1880 года Эдисон получил патент на свою лампу с невероятно долгим сроком службы в 1200 часов. Позднее он также получил патент на всю систему производства и распространения электроэнергии в Нью-Йорке. В том же году, когда Томас Эдисон начал работать над освещением американского мегаполиса, Никола Тесла поступил на философский факультет Пражского университета. Однако из-за финансовых затруднений он прервал обучение после одного семестра. Затем он поступил в Высшее техническое училище в Граце, где начал изучать электротехнику и задумался о недостатках электродвигателей постоянного тока. В 1882 году Томас Эдисон запустил две электростанции постоянного тока в Лондоне и Нью-Йорке, начав производство динамо-машин, кабелей, лампочек и осветительных приборов. Спустя два года он создал новую компанию — Edison General Electric Company, объединив в нее десятки своих компаний, расположенных в США и Европе. В 1880 году Никола Тесла придумал способ использования вращающегося электромагнитного поля, что дало ему возможность разрабатывать электродвигатели переменного тока. Он посетил представительство Continental Edison Company в Париже, но компания была занята выполнением крупного заказа на строительство электростанции для железнодорожного вокзала в Страсбурге, что привело к многочисленным ошибкам. Тесла отправился туда для исправления ситуации и успешно завершил строительство электростанции в установленные сроки. Однако когда Тесла приехал в Париж, чтобы получить обещанную премию в размере 25 тысяч долларов, компания отказалась выплатить ему деньги. Разочарованный Тесла решил разорвать связи с компаниями Эдисона. Сначала он рассматривал возможность переезда в Россию, известную своими научными достижениями в области электротехники, особенно благодаря работам Яблочкова и Лачинова. Однако сотрудник Continental Edison Company уговорил Теслу отправиться в США и дал ему рекомендательное письмо для Томаса Эдисона. Сотрудник написал: «Было бы огромной ошибкой позволить такому таланту уехать в Россию. Я знаю двух великих людей: один из них — вы, другой — этот молодой человек». Тесла прибыл в Нью-Йорк в 1884 году и начал работать в компании Edison Machine Works как инженер по ремонту генераторов постоянного тока. Он поделился своими идеями о переменном токе с Эдисоном, но тот не проявил интерес и даже посоветовал Тесле заниматься профессиональными задачами, а не собственными исследованиями. Год спустя Эдисон предложил Тесле улучшить машины постоянного тока и пообещал премию в 50 тысяч долларов. Тесла принял вызов и представил Эдисону 24 варианта новых машин, а также новые коммутаторы и регуляторы. Эдисон одобрил работу Теслы, но отказался выплатить премию, сказав, что Тесла не понимает американского юмора. Это стало началом непримиримой вражды между ними. В итоге Томас Эдисон накопил 1093 патента, и никто в мире не имел столько изобретений. Эдисон был не только выдающимся изобретателем, но и успешным предпринимателем, чьи компании приносили прибыль. Однако для него богатство не имело особого значения, оно нужно было ему лишь для финансирования исследований. Он сказал: «Мне не нужна слава богачей. Мне не нужны лошади, яхты и прочие роскоши. Мне нужна лишь мастерская для работы». В 1886 году компания Westinghouse Electric Corporation стала мощным конкурентом корпорации Эдисона, запустив первую электростанцию переменного тока с напряжением 500 вольт в Грейт-Баррингтоне, Массачусетс. Это событие означало конец монополии Эдисона. В 1887 году в США уже функционировало более 100 электростанций, предоставляющих постоянный ток. Но для компаний, принадлежащих Эдисону, начался период тяжелых испытаний. Эдисон понимал, что у него плачевное финансовое положение, и поэтому он решил подать в суд на Westinghouse Electric Corporation за предполагаемое нарушение патентных прав. Однако его иск был отклонен, и в ответ на это Эдисон начал проводить антипропагандистскую кампанию. Он ставил акцент на опасности переменного тока для жизни. Сначала Эдисон проводил публичные демонстрации использования переменного тока для убийства животных электрическими разрядами. И тут подвернулся благоприятный случай: губернатор Нью-Йорка выразил интерес к поиску более гуманного способа казни, альтернативного повешению. Эдисон сразу предложил переменный ток как более «гуманный» способ. Несмотря на то, что он был против смертной казни, его предложение было рассмотрено. «Черный пиар» Эдисона принес небольшие результаты: он смог временно отодвинуть поражение. Однако в 1893 году Тесла получил контракт на освещение Чикагской ярмарки, где использовали 200 тысяч электрических ламп, работающих на переменном токе. Следует отметить, что электростанции постоянного тока продолжали строить в США еще 30 лет, вплоть до 1920-х годов, но после этого их строительство было приостановлено, хотя они использовались до начала XXI века. Тесла и Вестингауз вышли победителями в «войне токов». Эдисон же ответил на это: «Я никогда не знал неудач. Я просто нашел 10000 способов, которые не сработали». Так, история формирования стандартов напряжения и частоты уходит в далекий 1880 год, когда Томас Эдисон разработал трехпроводную электрическую сеть постоянного тока. В этой системе были использованы три провода: один из них был нейтральным для заземления, а два других имели напряжение +110 В и -110 В. Система позволяла освещать лампочки накаливания с нитью из угольного волокна, которые могли гореть в течение 40 часов, и для их работы было достаточно напряжения 100 В. Однако система постоянного тока имела недостаток: при передаче энергии по проводам 10% мощности рассеивалось из-за ограниченной технологии. Эдисон учел это и изначально установил напряжение 110 В на своих электростанциях, осознавая потери мощности. Однако переменный ток Николы Теслы обладал рядом преимуществ, включая способность передавать энергию на большие расстояния и обеспечивать электроснабжение даже в удаленных районах. Поэтому люди предпочли переменный ток. В результате многочисленных экспериментов в Америке был принят стандарт напряжения 110 В и частоты 60 Герц, который считался наиболее эффективным и экономически выгодным. Впоследствии напряжение было немного увеличено с 110 В до 127 В для уменьшения потерь мощности в сетях. В Европе также разрабатывали свои системы электроснабжения, и для освещения использовали лампочки с утолщенной нитью накаливания из металла, требующие двойного напряжения, то есть 220 В. Поначалу европейцы использовали два кабеля с напряжением 110 В каждый, но это оказалось дорого. Позднее решили использовать один кабель с напряжением 220 В. В результате эволюции системы электроснабжения в Европе установили стандарт напряжения от 220 В до 240 В и частоты 50 Герц, который считался более эффективным, сокращая потери мощности на 75%. Почему в США не используется европейский стандарт напряжения? По экономическим причинам. Использование собственного стандарта напряжения в США оказалось более выгодным, так как это способствует снижению импорта европейской техники и позволяет упростить использование местной продукции. Кроме того, напряжение 110 В в США считается менее опасным для человека, чем 220 В. Наконец, переход на европейский стандарт требует значительных финансовых затрат, что делает его маловероятным. По поводу использования напряжения 220 В в России: до 1960-х годов СССР также не использовал это напряжение. Однако увеличившаяся нагрузка на сеть и постоянные поломки привели к необходимости усовершенствования электросети. Тогда решили повысить напряжение до 220 В, что было более экономически выгодным. Переход на новый стандарт происходил постепенно и несистематично. Интересно, что в 2003 году в России рассматривался вопрос о переходе на напряжение 230 В, но к настоящему времени большинство сетей остались без изменений, сохраняя напряжение 220 В. Следует также отметить, что в России широко используется напряжение 36 В для освещения подвальных помещений, так как оно считается более безопасным и экономичным.